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皇帝新脑

_2 罗杰·彭罗斯(英国)

引论
引论
机械仪器究竟能否思维的问题——也许甚至会体会到感情,或具有精
神——不是一个什么新问题
1。但是,现代电脑技术时代的来临赋予它新
的冲击力甚至迫切感。这一问题触及到哲学的深刻底蕴。什么是思维?什
么是感觉?什么是精神?精神真的存在吗?假定这些都存在,思维的功能
在何种程度上依赖于和它相关联的身体结构?精神能否完全独立于这种结
构?或许它们只不过是(合适种类的)身体结构的功能?无论如何,相关
结构的性质必须是生物的(头脑)吗?精神——也能一样好地和电子设备
相关联吗?精神服从物理定律吗?物理定律究竟是什么?
这些都被包括在本书我要试图探索的问题之中。要为这么崇高的问题
寻求确定的答案当然是无理的要求。我不能提供这个答案:虽然有些人想
用他们的猜测强加于我们,但在实际上,任何人也做不到。我自己的猜测
在本书后头将起重要作用,但是我要清楚地把这些猜想和坚实的科学事实
区分开来,并且我还要把这些猜想所根据的原因弄清楚。我不如这么说好
了,有关在物理定律、数学性质和意识思维的结构之间的关系引起了某些
显然全新的问题,我陈述了以前从未有人发表过的观点。这不是我三言两
语即能足以描述的观点,因此需要写这么长篇幅的书。但是简略地讲,也
许这样会引起一点误会,我至少能说,我的观点认为,正是我们现在对物
理基本定律缺乏理解,才使我们不能物理地或逻辑地掌握“精神”的概念。
我在这里不是讲,永远不可能很好地掌握这些定律。相反地,本书的部分
目的即是企图在这一方面似乎有前途的方向去刺激将来的研究,并且想要
提出某些相当特殊的、显然是新的关于“精神”实际上可在我们知道的物

理发展中占据什么位置的建议。
理发展中占据什么位置的建议。

1/100000000000000000000的不
可思议的微小尺度下空间的性质,尽管我们以为自己关于比这更大尺度下
的知识是足够的。我们也不知道这整个宇宙无论在空间上还是在时间上是
有限的还是无限的,尽管这样的不确定性对于人类尺度的物理学似乎没有
什么影响。我们不理解既作用于黑洞的核心又作用于宇宙本身大爆炸起源
处的物理学。然而,所有这些问题似乎和人类大脑运行有关的“日常”(或
稍小一些)尺度问题的距离是要多遥远就多遥远。它们肯定是遥远的!尽
管如此,我将论证,正是在我们鼻子尖(不如说是后面),在我们的物理
理解中,正是在和人类思维和意识的运行相关的水平上,还存在巨大的无
知!正如我将要解释的,甚至大多数物理学家还不承认这个无知。我还要
进一步论断,黑洞和大爆炸与对这些问题的考虑的确有相关之处,这真是
令人吃惊!
我将要用证据来支持我要提出观点以说服读者。但是,为了理解这些
观点我们还要做许多事。我们将要到奇异的国度以及陌生的研究领域中去
旅游。我们要考察量子力学的结构、基础和困惑,狭义和广义相对论、黑
洞、大爆炸、热力学定律、电磁现象的马克斯韦理论以及牛顿力学的基本
特征。当企图要理解意识的性质和功能时,哲学和心理学问题的作用就清
楚地呈现出来了。除了设想的电脑模型外,我们当然要对大脑的实际神经
生理学稍有些了解。我们要具备人工智能现状的某些观念,还需要知道什
么是图灵机,需要理解可计算性、哥德尔定理以及复杂性理论的意义。我
们还将深入到数学的基础甚至物理实在的最本质的问题中去。
如果,在所有这一切的结尾,读者对我就要表达的不太传统的论证仍
然无动于衷,至少我希望她或他从这个曲折迂回的、但我希望是激动人心
的旅途中,得到某些真正有价值的东西。

图灵检验
图灵检验
我们如何才能相信制造者的宣称呢?当我们通常买一台机器时,完全
根据其所提供的服务来判断其价值。如果它令人满意地实行了我们规定的
任务,我们就很高兴。若不是这样,就把它送回去修理或代换。为了检验
该制造者所宣称的该仪器实际上具有人类的属性,我们会根据这一判据,
简单地要求它在这些方面是否能和人类一样地行为。假定它令人满意地做
到这些,我们就没有原因去抱怨制造者,也没有必要把这台电脑退回修理
或代换。
这就为我们提供了有关这些事体的非常有效的观点。假定该电脑的动
作和一个人在思维时的动作方式不能区分,行为主义者就会说它在思维。
我在此刻暂且采纳行为主义者的这一观点。当然,这不意味着我们要求电
脑以一个人在思考时可能行走的方式移动。我们更不指望它会活灵活现地
像人类:这些和电脑的目的无关。然而,这意味着我们要求它对任何我们
介意问它的问题产生拟人的答案。假定它以一种和人类不能相区别方式提
供这些答案,则我们就宣称对它的确在思维(或感觉、理解等等)这个事
实表示满意。
阿伦·图灵在题为《计算机和智力》的著名文章中有力地论证了这一
观点。该文于
1950年发表在哲学性杂志《精神》上(图灵
1950)。(我
们以后还要时常提到图灵。)现在称作图灵检验的观念就是首次在这篇文
章中描述的。这是为了检验一台机器是否能合情理地被说成在思维的企
图。让我们假设一台电脑(正如上面描述的、我们制造者所叫卖的)确实
被宣称为在思维。按照图灵试验,该电脑和某个人类的自愿者都躲开到(知
觉的)质问者的视线之外。质问者必须依赖向他们双方提出检验问题,来
决定两者何为电脑何为人类。这些问题以及更重要地她①收到的回答,全部
用一种非人格的模式传送,譬如讲打印在键盘上或展现在屏幕上。质问者
不允许从任何一方得到除了这种问答之外的信息。人的主体真实地回答问
①在写这类著作时,在没有任何性别含义的地方存在着不可避免地用“他”还是“她”两个代词的问题。
在提到某一抽象的人时也遇到了相应的问题。我将用“他”来表明短语“她或他”,这就是我通常所做的。
然而,我希望在这儿宁愿用一位女性的质问者这一点“性别主义”能被原谅。我猜想,她或许比她的男性
对手对于识别真正的人性会更加敏感些!

题并试图说服她,他确实是人而另外的主体是一台电脑;但是该电脑已被
编好了“说谎”的程序,为了试图说服质问者它反而是人。如果质问者在
一系列的这种检验的过程中,不能以任何一致的方式指明真正的人的主
体;那么该电脑(或电脑程序、或程序员、或设计者等等)肯定是通过了
这一检验。
题并试图说服她,他确实是人而另外的主体是一台电脑;但是该电脑已被
编好了“说谎”的程序,为了试图说服质问者它反而是人。如果质问者在
一系列的这种检验的过程中,不能以任何一致的方式指明真正的人的主
体;那么该电脑(或电脑程序、或程序员、或设计者等等)肯定是通过了
这一检验。

2,一位文盲农夫的儿子,他从
1824年至
1861
年生活在德国。他能在比一分钟短的时间内用心算完成两个八位数的乘
法,或在大约六分钟时间内完成两个二十位数的乘法!很容易错认为这是
一台电脑在计算。在更近代,亚历山大·爱特金和其他人的计算成就也一
样地令人印象深刻。爱特金是
1950年代爱丁堡大学的数学教授。质问者对
此检验所选择的算术问题必须比这个更令人绞尽脑汁,譬如讲,在两秒钟
内乘两个三十位数,一台好的现代电脑可轻而易举做到这一点。)
这样,电脑程序员的部分任务是使电脑在某一确定方面比它实际更“愚
蠢”。因为如果质问员要问该电脑一个复杂的算术问题,正如我们上面考
虑过的,那么现在电脑必须假装回答不了或者马上放弃!但是我相信以这
种方式使电脑变“愚蠢”不是电脑程序员面临的特别严重的问题。使之回
答一些最简单的人类不会感到有任何困难的“常识”问题正是他们的主要
困难!
然而,在引用这类特例时存在一个固有的问题。因为不管人们会首先
提出什么,很容易设想一种方法使电脑正如一个人的样子去回答那个特殊
问题。但是,在电脑方面的任何真正理解的缺乏都会因为不断的询问而显
露出来,尤其是对于具有创造性和需要真正理解的问题。质问者的一部分
技巧在于能设计出如此创造性的问题,另一部分是利用设计来揭示出是否
发生某些实在“理解”的探测性的其他问题去追踪它们。她偶尔也可以问
一个完全无聊的问题,看看电脑能否检测出差别来,她或者可以加上一两
个表面上听起来像是无聊的、而实际上有一点意义的问题,例如她可以说:
“我听说,今天上午一头犀牛在一个粉红色的气球中沿着密西西比河飞。
你怎么理解此事?”(人们可以想象该电脑的眉头上,泛出冷汗——用一
不适当的比喻!)它也许谨慎地回答:“我听起来觉得这不可思议。”到
此为止没有毛病。质问者又问:“是吗?我的叔叔试过一回,顺流逆流各
一回,它只不过是浅色的并带有斑纹。这有什么不可思议的?”很容易想
象,如果电脑没有合适的“理解”就会很快地暴露了自己。在回答第一个

问题时,它的记忆库非常有助地想到它们没有翅膀,甚至可以在无意中得
到“犀牛不能飞”,或者这样地回答第二个问题“犀牛没有斑纹”。下一
回她可以试探真正无意义的问题,譬如把它改变成“在密西西比河下面”,
或者“在一个粉红色的气球之中”,或者“穿一件粉红色夜服”,再去看
看电脑是否感觉到真正的差别!
问题时,它的记忆库非常有助地想到它们没有翅膀,甚至可以在无意中得
到“犀牛不能飞”,或者这样地回答第二个问题“犀牛没有斑纹”。下一
回她可以试探真正无意义的问题,譬如把它改变成“在密西西比河下面”,
或者“在一个粉红色的气球之中”,或者“穿一件粉红色夜服”,再去看
看电脑是否感觉到真正的差别!
我仿佛觉得,尽管这些声称的某些含义、尤其是道义上的明显荒谬性,
把成功地通过图灵检验当作存在思维、智慧、理解或意识的有效指标的情
形,实际上是相当有力的。如果我们不采取交谈的话,何以判断他人也具
备这些品质呢?实际上还有其他的譬如面部表情、身体运动以及一般动作
等等判据,它们会大大地影响我们所做的这种判断。但是,我们可以想象
(也许在更为遥远的将来)可把一个机器人制造得能成功地模拟所有这些
表情和动作。这下子就不必要把机器人和人的主体躲藏在质问者的视界之
外,但是质问者随意支配的判据在原则上可和以前相同。
我本人的观点是准备把图灵检验的要求大大地减弱。我似乎觉得要求
电脑这么接近地模仿人类,以使得在一种相关的方式下不能和一个人区分
开实在是太过份了。我自己想要求的全部是,我们知觉的质问者应该从电
脑回答的性质对在这些回答背后的意识存在真正地感到信服,尽管它可能
是非常异样的一种意识。这就是迄今建造的所有电脑系统明显缺乏的某种
东西。然而,我能觉察到这样的一种危险,如果质问者能决定哪一方事实
上是电脑,那么她可能也许是无意识地迟迟不把甚至她能感觉到的意识赋
予电脑。或者在另一方面,她也许有这个印象,即她“嗅”到了这个“异
物的存在”,即便该电脑没有这种可疑的好处,她还是准备赋予它这个好
处。由于这种原因,就在图灵检验原先形式的更大的客观性上,它具有明

显的优点,我在下面就一般地拘泥于这种形式。我早先提到的对于电脑引
起的“不公平”(也就是它必须做人能做的一切才能通过,而人不必会做
电脑能做的一切)似乎没有使把图灵检验当作思维等等真正检验的支持者
忧虑。无论如何,他们的观点时常倾向于不必等太长时间,譬如讲到
2010
年,一台电脑就能实在地通过这一检验。(图灵原先提出,到
2000年,
对一位“中等的”质问者仅仅五分钟的提问,电脑的成功率为百分之三十。)
这意味着,他们相当有信心,这一不公平不会显著地延迟这一天的到来!
所有这些事体都与根本问题有关:也就是这一操作的观点是否实际上
为判断一个对象中存在精神的品质提供一族合理的判据?有些人会竭力争
论说它不是。不管模仿得多么有技巧,终究不和实在的东西一样。我在这
一方面的看法是比较中庸。我倾向于相信,作为一般的原则,不管是多么
巧妙的模仿,应该总能被足够巧妙的探测检验得出来,尽管这只是信念(或
科学乐观主义)而不是已被证明的事实。这样,总的来说,我准备把图灵
检验接受为在它的选定范围内是粗略成立的。也就是说,如果电脑对这些
问题的确能以一种和人不能区分的方式回答,并如此适当地①一致地愚弄
了我们有理解力的质问员,那么在缺乏任何相反的证据下,我猜想电脑
实际上是在思维、感觉等等。我在这儿用的这个词,譬如“证据”、“实
际上”和“猜想”,其含义是当提到思维、感觉或理解、或尤其是意识时,
我用这些概念去表明实际客观的“事体”,它在物理形态上的存在与否是
我们要确定的某种东西,而不仅仅是语言上的方便!我把这当作一个关键
点。我们在所有能得到的证据的基础上作猜测,以辨别这种品质的存在。
(这和譬如讲,天文学家想辨别遥远恒星的质量,在原则上没有什么不
同。)
必须考虑哪一些反证据呢?关于这一点要在预先立下规则是很困难。
但是我要弄清楚的是,仅仅说电脑是由晶体管、导线等等而不是由神经元、
血管等等构成的事实本身,我不认为是反证据。我在心里想到的是,在将
来的某一时候可以发展出成功的意识理论,这里成功的含义是,它是一个
连贯的适当的物理理论,以一种美丽的方式和物理理解的其余部分相协
调,而且使它的预言精确地和人类声称何时、是否、到何等程度他们自己
觉得是意识的精确相关,而且这一理论在考虑我们电脑的想象的意识方面
的确关系重大。人们甚至可以摹想按照这一理论的原则建造的“意识探测
器”。对于人的主体它是完全可靠的,但在电脑的情形给出和图灵检验相
左的结果。在这种情形下,人们必须非常小心地解释图灵检验的结果。我
似乎觉得,人们对图灵检验的合适性的问题的态度部分地依赖于他对科学
技术如何发展的期望。我们以后必须再来考虑其中的一些问题。

人工智能
人工智能
迄今为止,AI已进展到何等程度呢?让我来总结是有一些困难。在世
界各地存在许多活跃的小组,而我只熟悉这工作的一小部分的细节。尽管
如此,可以公正地说,虽然的确做了许多聪明的事,对真正智慧的任何模
拟还是非常遥远的事。为了使读者领略这个学科的风味,我首先提到早先
的(仍然是令人印象深刻的)成就,以及后来在电脑下棋方面的重要进展。
W·格雷·瓦尔特的“乌龟”
3是
1950年代早期制造的第一批人工智能
仪器之一。在电池快用光前,它会以自己的动力在地面上四处爬行,然后
它跑到离得最近的电插座那儿,把自己插上给电池充电。当充满了电以后,
自己会从插座拔出,并重新在地面上爬行!从那时起人们制造出来许多类
似的东西(例如,参见瓦尔兹
1982)。另一独立发展的线索是以特雷·维
诺格拉德在
1972年设计的电脑程序为例子,它在模拟中可以和一堆不同形
状和颜色的木块打交道,以不同的顺序和排列把一块放在另一块的上头。
尽管早期获得这类成功,人们证明了,要设计甚至一个简单的能操纵自如
的、避开人类看来“显然”需用动作来躲开的障碍物的、连接的“机器人
手臂”是何等的困难。视场的解释通常也是
AI步骤在目前根本无法接近人
脑(以及绝大多数其他动物的头脑)似乎能“轻而易举”做到的那种程度
的领域。
K·M·柯尔贝在
1960年代中期发展的电脑程序也许更和图灵检验相连
贯。它如此成功地模拟成一位精神疗法专家,以至于某些病人发现自己宁
愿要电脑而不要人类的医疗家,并且对电脑比对人类的对手更愿把自己的

内心袒露得更多些。可将下列(通过电传机)的交谈视作在电脑“医生”
内心袒露得更多些。可将下列(通过电传机)的交谈视作在电脑“医生”

4,
医生:我可以为你效劳吗
病人:我不知道
医生:请告诉我一些情形
病人:不
医生:请你说得仔细些
病人:今天我厌烦得很
医生:你知道这是什么原因
病人:是的我老了
医生:请继续讲
病人:仿佛任何事情都激不起我的兴致
医生:请更多地告诉我你的这种感觉
病人:我也有些知道为何我会这样感觉
医生:是吗
病人:我似乎在想有一个家
医生:什么东西使你有这样的想法
病人:它是一种挑战
医生:为什么那对你是重要的
虽然这会给你一种电脑具有某种理解力的可怕印象。在事实上它一点也没
有,只不过是跟着某种相当简单的机械规则而已。(还存在一个和它相“颠
倒”的系统,这时电脑装成一个痴呆症病人,给出教科书的所有答案和症
状,并能捉弄一些医科学生,使之相信是一位病人在提供回答!)
电脑下棋也许为机器能显示可认为是“智慧行为”的最好例子。现在
(1989)一些机器在与人对奕时实际已达到极受尊敬的水平,达到了“国
际大师”的水准。(为了比较起见,世界冠军卡斯帕洛夫评分高于
2700,
而这些电脑的评分略低于
2300。)特别是,邓恩和卡斯·斯帕拉克连(为
忠诚优越商业微处理机)写的电脑程序已达到
2110的(Elo)评分,并得

USCF“大师”称号的奖。主要由卡内基·梅隆大学的徐宪编程序的“深
思熟虑”更是令人印象深刻,它的评分约为
2500Elo,最近在一次下棋锦
标赛中(1988年
11月,加利福尼亚,长堤)首次取得了(和大师托尼·迈
尔斯)共享第一奖,并实标上第一回击败了一位大师(本特·拉申)的成
就!5现在下棋电脑也精于解答棋术问题,它在这方面的造诣轻而易举地
超过了人类
6。
下棋机除了精确的计算能力外,还大大地依赖于“博学多闻”。值得
评论的是,只要落子动作要求非常快,下棋机总的来说比相当的奕手高明
一些。如果每一着允许的时间更长,则奕手的表现相对地比机器好。人们
可依照如下事实来理解这一切,电脑是基于准确和快速的广义的计算来作

决策的,而奕手则利用依赖于相对缓慢的意识评定的“判断”。利用这些
人的判断来显著地减少必须在每一计算步骤中认真考虑的可能性,当有时
间时,可以得到比不用这类判断而只用简单计算和直接排除可能性的机器
更深刻的分析。在玩困难的东方围棋时,这一差别就更显著,那里每一步
的可能数目比国际象棋大得多。意识和形成判断之间的关系,将是我后面
尤其是第十章论证的中心。

用人工智能得到“快乐”和“痛苦”
用人工智能得到“快乐”和“痛苦”
类似地,某些
AI的支持者摹想,可以这种方式来适当模拟诸如痛苦或
快乐的概念。让我们把情形简化,并只考虑从极端“痛苦”(分数为-100)
到极端“快乐”(分数为+100)的单独的“感觉”测度。想象我们有一台
仪器,譬如讲是某种电子的、具有记录它自己的(假想的)“快乐——痛
苦”度量,我把它称作“苦乐表”。这一仪器具有一定的行为模式和一定
的内部的(譬如它的电池状态)或外部的输入。其想法是把它开动以使其
苦乐度取最大值。可能会有许多影响苦乐度的因素。我们肯定可以做这样
的安排,使得电池中的电荷就是其中的一个因素,低电荷算作负的,而高
电荷算作正的,但是还有其他因素。也许我们的仪器装有某些太阳光电池,
这是获取能量的另一种手段。这样,当光电池起作用时就不消耗电池的能
量。我们可以把光电池朝向光线以增加其苦乐度。这就是不存在其他因素
时它所要做的事。(在实际上,格雷·瓦尔特乌龟通常避开光线!)我们
需要某种实行计算的手段,使得它能弄清它上面部分的不同动作最终在它
的苦乐度上的可能效应。可以引进概率权重,使得计算在苦乐度表上具有
更大或更小的效应,依其所根据的数据的可靠性而定。
还必须为我们仪器提供仅仅为了维持它的能量供应以外的其他“目
的”,否则我们就没有办法去把“痛苦”从“饥饿”中区别出来。在此刻
要求我们仪器有生育等等机能无疑是太过份了,性的问题不予考虑!但是,
我们也许能对它注入一种和其他同类仪器相陪伴的“需求”和它们相遇就
得到正的苦乐值。我们或者可以为了其自身的缘故“渴望”学习,使得只
要储存有关外部世界的事实即能在苦乐表上得正分(我们可以更自私地安
排在为我们作各种服务时得到正分,正如一个人在制造机器仆人时所要做
的那样!)也许有人会论争道,由于凭一时高兴把这种“目的”加到我们
的仪器上显得有些做作。但是,这和自然选择加在作为个体的我们身上的,
在很大程度上是由于传宗接代的需求所支配的一定“目标”,并没有什么
非常大的差别。

现在,假设我们的仪器按照所有这一切已被成功地造出。我们有什么
权利去宣称它的苦乐值为正时它确实感到快乐,而苦乐值为负时感到痛苦
呢?AI(或行为主义)的观点是,我们简单地从仪器行为的方式来判断。
由于它以一种尽可能增加其正值的(并且尽可能久地)以及相应地尽量避
免负值的方式行为,那么我们可以合理地把它的值的正的程度定义为快乐
的感觉,而相应地把负值定义为痛苦的感觉。人们会说,此定义的“合理
性”正是来自于人类对于快乐和痛苦以目标方式反应的这一事实。当然,
正如我们都知道的,人类的事情实际上并不像这么简单:我们有时似乎特
地招惹痛苦,故意回避某种快乐。很清楚,我们的行为实在是由比这些更
复杂得多的判据所导引的(参阅德涅特(1978),190—229页)。但是作
为一个非常粗糙的近似,我们的行为的确是避免痛苦和追求快乐。对于一
个行为主义者来说,这已经足够在类似的近似水平上,为我们的仪器的苦
乐度和它的痛苦快乐评价的相认同提供正当的理由。这种认同仿佛也是
AI
理论的一个目的。
我们应该问:在我们的仪器的苦乐度为负或为正时,它是否真正分别
地感觉到了痛苦或快乐呢?我们的仪器在根本上是否能感觉到什么呢?
行为主义者或者会斩钉截铁地说“显然如此”,或者把这一问题斥为无稽
之谈。但是,我觉得这里很清楚地存在一个要考虑的、严肃的困难问题。
它对我们自己具有不同种类的影响。有些像痛苦或快乐是可意识的;但是
还有其他我们不直接知道的。这可由一个人触摸到热火炉的经验得到清楚
的阐明。他在甚至还未感到痛楚之前就采用了抽手回来的不情愿的动作。
事情似乎变成,这种不情愿的动作比痛苦或快乐的实际效应更接近于我们
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